Question

【題目】以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產品的工業叫煤化工。

(1)將水蒸氣通過紅熱的炭即可產生水煤氣。反應為C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。

①該反應在常溫下_______(填“能”或“不能”)自發進行。

②一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中，發生上述反應，下列能判斷該反應達到化學平衡狀態的是____(填字母，下同)。

a．容器中的壓強不變

b．1 mol H—H鍵斷裂的同時，斷裂2 mol H—O鍵

c．c(CO)＝c(H2)

d．密閉容器的容積不再改變

(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中，進行反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三組數據：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	6
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實驗1中從反應開始至平衡以CO2表示的平均反應速率為v(CO2)＝________(取小數點后兩位，下同)。

②該反應的正反應為________(填“吸”或“放”)熱反應，實驗2條件下平衡常數K＝________。

(3)目前工業上有一種方法是用CO2來生產甲醇。一定條件下發生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如圖表示該反應進行過程中能量(單位為kJ·mol－1)的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，達到平衡后下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________。

a．升高溫度

b．充入He(g)，使體系壓強增大

c．將H2O(g)從體系中分離出來

d．再充入1 mol CO2和3 mol H2

Answer 1

【答案】 不能 bd 0.13 mol·L－1·min－1 放 0.17 c d

【解析】試題分析：本題考查化學反應自發性的判斷，化學平衡的標志，化學反應速率和化學平衡常數的計算，外界條件對化學平衡的影響。

（1）①該反應的ΔH0，ΔS0，在常溫下ΔG=ΔH-TΔS0，該反應在常溫下不能自發進行。

②a，該容器容積可變，在建立平衡過程中容器內壓強始終不變，容器中的壓強不變不能說明反應達到平衡狀態；b，1molH-H鍵斷裂的同時，斷裂2molH-O鍵，表示正逆反應速率相等，能說明反應達到平衡狀態；c，根據轉化之比等于化學計量數之比，c（CO）與c（H2）始終相等，c（CO）=c（H2）不能說明反應達到平衡狀態；d，該反應的正反應為氣體分子數增大的反應，建立平衡過程中氣體分子物質的量增大，在容積可變容器中容器的容積增大，平衡時氣體分子物質的量不變，容器的容積不變，容器的容積不再改變能說明反應達到平衡狀態；能說明反應達到平衡狀態的是bd，答案選bd。

（2）①實驗1中從反應開始至平衡υ（CO）=（4mol-2.4mol）2L6min=0.13mol/（L·min），則υ（CO2）=υ（CO）=0.13mol/（L·min）。

②該反應反應前后氣體分子數不變，根據等效平衡的規律，650℃起始向容器中充入1molH2O（g）和2molCO（起始物質的量為實驗1的一半），達到平衡時H2物質的量為0.8mol、CO物質的量為1.2mol（平衡物質的量為實驗1的一半）；實驗2為900℃起始向容器中充入1molH2O（g）和2molCO，達到平衡時H2物質的量為0.4mol、CO物質的量為1.6mol，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，該反應的逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應。實驗2條件下用三段式

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

c（起始）（mol/L） 1 0.5 0 0

c（轉化）（mol/L） 0.2 0.2 0.2 0.2

c（平衡）（mol/L） 0.8 0.3 0.2 0.2

平衡常數K===0.17。

（3）a，由于反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應的正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，c（CH3OH）減小；b，充入He（g），由于各物質的濃度不變，平衡不發生移動，c（CH3OH）不變；c，將H2O（g）從體系中分離出來，減小生成物濃度，平衡向正反應方向移動，c（CH3OH）增大；d，再充入1molCO2和3molH2，增大反應物濃度，平衡向正反應方向移動，c（CH3OH）增大；能使c（CH3OH）增大的是cd，答案選cd。